摘要(yào):從浮子流量(liàng)計 的結構原(yuan)理、應用特點(diǎn)、刻度轉換幾(jǐ)個方面介紹(shao)了浮子流量(liàng)計的設計過(guò)程和應用。氣(qì)體介質如何(hé)實現标況瞬(shùn)👌時流量與工(gong)況瞬時流量(liàng)的4種換算計(ji)算，将浮子流(liú)量計的應用(yong)🌈系統化、公式(shì)化，便于廠家(jiā)設計參考和(hé)工程應用計(ji)算。
　　浮子流量(liang)計具有結構(gòu)簡單、制造容(rong)易、流量示值(zhi)直觀、易于維(wei)護和壓力損(sǔn)失小的優點(dian)，在工業現場(chǎng)得到廣泛的(de)應用♍。中國計(jì)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼科學研究(jiu)院早期起草(cao)了《玻璃轉子(zi)流量計檢定(ding)規程》和《金屬(shu)管轉子流量(liàng)計✏️檢定規程(chéng)》，後期又合并(bìng)爲《轉子流量(liang)計》，而最新的(de)檢🌏定規程是(shì)《JJG257－2007浮子流量計(jì)》。浮子流量計(ji)一般工作壓(yā)力不大于0.6MPa，分(fen)爲:玻璃浮子(zǐ)流量計，金屬(shu)管浮子流量(liàng)計和特種浮(fu)㊙️子流量計(如(ru)醫☎️用氧量調(diào)量)。浮子流量(liàng)計可作爲瞬(shun)時流量計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，水(shui)、氣、油均可以(yi)設計🍓選用，可(kě)用作标準流(liú)量計、用作流(liú)量試驗裝置(zhì)指示流量、過(guo)程控制、洩露(lu)量監控、流體(tǐ)能力指示，用(yong)作可視閥門(mén)［1］。
1結構和原理(lǐ)
1.1流量計算
　　浮(fú)子流量計的(de)測量本體由(you)一根自下向(xiàng)上擴大的垂(chui)直🌍錐管和一(yī)隻可以沿着(zhe)錐管軸向自(zi)由移動的浮(fú)子🈲組成，當被(bei)測流👅體自💛錐(zhui)管下端流入(ru)流量計時，由(you)于流♈體的作(zuo)👌用，浮子上下(xia)端面産生🐅一(yi)差壓，該差壓(ya)即爲浮✉️子的(de)上升力。當差(cha)壓值大于浸(jìn)在流體中🥰浮(fu)子的重量時(shi)，浮子開始上(shàng)升。随着浮子(zi)的上升，浮子(zǐ)最大外徑🚶與(yǔ)✍️錐管之間的(de)環⛷️形面積逐(zhu)漸增大，流體(ti)的流速則相(xiàng)應下降，作用(yòng)在浮子上的(de)上升力逐漸(jian)減小，直至上(shang)升力等于浸(jìn)在流體中的(de)浮子的重量(liàng)時，浮子🚶‍♀️便穩(wen)定在某一高(gāo)度上。這時浮(fu)子在錐管中(zhōng)的高度h與所(suǒ)通過的流量(liang)qv有對應的關(guan)系［2］。結構如圖(tú)1所示。

　　式中，v爲流體(tǐ)通過環隙面(miàn)積的平均流(liú)速，C爲阻力系(xi)🐇數(常數)，Vf爲浮(fu)🙇‍♀️子的體積，ρf爲(wei)浮子的材料(liào)密度，ρ爲流體(tǐ)介質的密度(dù)，g爲🌈重力加速(su)度，Af爲浮子的(de)迎流面積。由(you)公式可得，不(bu)管👄浮子流量(liàng)計的浮子停(ting)🛀🏻留在什麽位(wèi)置，流體流過(guò)環隙面積的(de)平均✂️流速v值(zhi)是沒有變化(hua)🚶的。A是環隙面(miàn)積大小，也就(jiù)是說瞬時體(tǐ)積流量qv的大(da)小，隻與A環隙(xi)✨面積大小有(you)關，瞬時流量(liang)越大，環✊隙面(mian)積越大，浮子(zǐ)位置✔️越高;反(fan)之瞬時流量(liàng)越小，環隙面(miàn)積越小，浮子(zi)位置越低［3－4］。

　　式(shì)中α爲流量系(xì)數，φ爲錐管夾(jia)角，K爲常數。當(dāng)被測介質确(què)定以後，即介(jiè)質密度爲常(cháng)數，瞬時體積(ji)流量與浮子(zi)的🌈高度之間(jiān)成線性關系(xì)。而大量的實(shí)驗表明，浮子(zǐ)流量計的流(liú)量系數α與浮(fu)子的幾何形(xíng)狀和流動雷(léi)諾數ＲeD有關:對(duì)于一定的浮(fú)子形狀，當雷(lei)諾數ＲeD大于☀️某(mǒu)一個臨界數(shù)以後，流量系(xi)數α将趨于一(yī)個常數:有💔些(xiē)資料中提及(jí)，如果錐半角(jiao)足🐪夠小，則可(ke)忽略二次項(xiàng)進行簡化計(jì)算，這種方法(fǎ)是不嚴謹的(de)，計算誤差大(da)于10%，遠遠超出(chu)了誤差範圍(wei)［5－6］。

1.2出廠(chǎng)标定
　　對于不(bú)同的流體，介(jie)質密度不同(tong)，瞬時流量與(yu)浮子高度之(zhī)間的對應關(guan)系也不盡相(xiang)同，原來的流(liú)量刻度就不(bu)再适用，所以(yi)浮子流量計(jì)應該用實際(jì)的流體介質(zhi)進行标定。但(dàn)是，對于生産(chǎn)廠家🔅而言，由(you)于出❄️廠标定(ding)設👄備的局限(xiàn)性，不可能有(you)各種實際流(liu)體機制的标(biāo)準裝💰置對浮(fu)子流量計進(jin)行标定，在一(yi)般情況下，大(dà)部分☁️生産廠(chang)家隻能用水(shuǐ)或者空氣進(jin)行标定。因此(ci)，如果浮子流(liu)量計用來測(cè)量非标定介(jiè)質時，應該對(dui)浮子流量計(ji)⛹🏻‍♀️的讀數進行(hang)修正🈲，即刻度(dù)換算。
1.3量程換(huan)算
　　當浮子流(liú)量計的浮子(zi)幾何形狀一(yi)緻時，改變浮(fú)子的材料，就(jiù)可以改變浮(fú)子的密度，即(jí)改變浮子流(liu)量計的量程(chéng)。浮子材料的(de)密🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度增加，浮(fu)子流量計的(de)量程擴大;密(mi)度減小，則量(liang)程縮小❓。如果(guo)浮子流量計(ji)現場應用和(he)出廠标定🏃‍♀️的(de)浮子材料不(bú)同時，則還需(xū)要引入浮子(zǐ)密度的流量(liang)修正值，當然(ran)這種情況比(bǐ)較少見，一般(bān)出廠時，流量(liang)計浮子與錐(zhuī)管都已經确(què)定。
2應用特點(diǎn)
　　最簡單的浮(fú)子流量計由(you)浮子和錐管(guǎn)兩個部件組(zǔ)成，數十元的(de)制造成本，有(yǒu)些使用場合(he)甚至可以免(mian)維護，可用于(yú)低雷諾♻️數的(de)☂️測量場合，适(shì)用于小管徑(jìng)和低流速。壓(yā)力損失小，對(dui)上遊📐直管段(duan)要求比較低(di)，有較寬的流(liú)量範圍，量程(chéng)比一般爲10∶1，雙(shuāng)浮子結構的(de)量程比甚至(zhi)💞可以達到50∶1。玻(bo)璃管浮子流(liú)量計顯示的(de)🤟流量值多是(shi)⭐直接刻印在(zai)透明玻璃外(wài)表面上🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，目測(ce)浮子停留🈲位(wèi)置即可，而金(jīn)屬管浮子流(liu)量計往往測(ce)量高溫、高壓(ya)、危險性流體(ti)，不能用人眼(yan)☁️來觀察浮子(zi)位置，采用🔴了(le)磁感應顯示(shi)機構。
3刻度換(huàn)算
3.1液體刻度(dù)換算

　　當現場(chǎng)介質與标定(ding)介質粘度相(xiàng)差比較大時(shi)，則需要📧進行(háng)現場标定，而(ér)不能認爲α标(biao)=α現。不管是同(tóng)一種液體還(hái)是不同種液(ye)體的🌂現場流(liú)量和标定流(liu)量換算，都可(ke)以應用🔞上述(shù)計算公式［7］。
3.2氣(qì)體刻度換算(suàn)
　　氣體浮子流(liú)量計，廠家一(yi)般用标況狀(zhuang)态下的空氣(qì)(20℃，101.325kPa)檢定⭕，由于氣(qì)體受工況溫(wen)度、壓力影響(xiang)比較大，不僅(jǐn)僅是現場介(jiè)質與标❄️定介(jiè)質不同需要(yao)轉換，同一種(zhǒng)✔️氣體在工況(kuang)和标況之🌈間(jiān)也需要轉換(huan)💛。由于浮子自(zi)身的密度要(yao)比氣體大很(hěn)多，所以可以(yi)近🔞似認爲ρf－ρ現(xian)=ρf－ρ标，這樣公式(shì)❓可以推導出(chū)針對氣體浮(fú)子流量計的(de)簡化版:
1)同一(yi)種氣體

　　這樣(yàng)已知标定氣(qì)體的标況瞬(shun)時流量就可(ke)以求出該氣(qì)體的工況瞬(shun)時流量值。該(gāi)氣體的标況(kuàng)瞬時流量直(zhí)接看标定好(hǎo)的刻度線，氣(qi)體的工況瞬(shùn)時流量通過(guò)上述公式計(ji)算後得到。
2)不(bu)同氣體

c)這樣(yang)已知氣體1的(de)工況瞬時流(liu)量就可以求(qiu)出氣體2的标(biao)況❤️瞬時流量(liàng)值。
拓展推導(dao)容易得出:

d)這(zhe)樣已知氣體(ti)1的标況瞬時(shí)流量就可以(yi)求出氣體2的(de)标況💯瞬時流(liu)量值。
上述一(yi)共有4種計算(suan)公式:
氣體1工(gōng)況求氣體2工(gōng)況;
氣體1标況(kuang)求氣體2工況(kuàng)(常用);
氣體1工(gōng)況求氣體2标(biao)況;
氣體1标況(kuang)求氣體2标況(kuàng)(常用)。
　　不難看(kàn)出，不同氣體(tǐ)的4個經驗公(gong)式中，如果稍(shāo)作轉換，就是(shi)同一種氣體(tǐ)的計算公式(shì)。由于浮子流(liu)量計刻度值(zhi)都✌️是标況刻(ke)度值❓，因此上(shàng)述4個公式中(zhōng)有2個較爲常(cháng)用［8－10］。
4計算實例(lì)
命題1:刻度爲(wèi)空氣的一台(tai)氣體浮子流(liu)量計測量氧(yǎng)氣，假設工況(kuàng)溫度和壓力(li)與刻度狀态(tài)相同，求浮子(zi)流量🌏計示😄值(zhi)穩定在30m3/h刻度(dù)時，氧氣的工(gōng)況瞬時流量(liang)爲多少?
分析(xī)可得，命題是(shì)氣體1的标況(kuang)體積流量求(qiú)氣體2的工況(kuang)體積流量值(zhí)，因此應用如(ru)下公式:

命題(tí)3:一台用水标(biao)定的液體浮(fu)子流量計，測(cè)量硝酸，不考(kǎo)慮粘💞度對液(yè)體流量的影(yǐng)響，計算浮子(zǐ)流量計浮子(zi)穩定在2000L/h時硝(xiāo)酸💃🏻的體積流(liu)量爲多少?已(yi)知浮子材料(liao)爲不鏽鋼🍓，密(mi)度7920m3/h，檢定介質(zhì)水密度998.2m3/h，被測(ce)介質硝酸密(mì)度1512m3/h。

3結論
　　從浮(fú)子流量計的(de)結構原理、應(yīng)用特點、刻度(du)轉換三個✍️方(fāng)面介📞紹了浮(fú)子流量計的(de)設計過程和(he)應用。詳細闡(chǎn)述了如何進(jin)行液體和氣(qì)體介質的換(huàn)算計算，将浮(fu)子流量計的(de)應用系統化(hua)，公式化。

以上(shang)内容源于網(wǎng)絡，如有侵權(quán)聯系即删除(chu)!